DE906218C - Verfahren zur Gewinnung von Tonerde - Google Patents

Description

Es ist bekannt, Tonerde aus kieselsäurehaltigen Rohstoffen zu gewinnen, indem man sie nach Trocknung und Feinzerkleinerung mit CaO-haltigen Zuschlägen im Drehofen sintert. Der CaO-haltige Zuschlag soll dabei so bemessen sein, daß Kieselsäure als 2CaO- SiO₂, Tonerde als CaO -Al₂O₃ bzw. 2CaO-Al₂O₁₁ und Eisenoxyd als 2CaO-Fe₂O₈ gebunden wird. Aus dem Drehofenklinker kann die Tonerde durch einen einfachen Löseprozeß mit Sodalauge oder Wasser gewonnen werden.

Die Erfindung schafft gegenüber dem bekannten Verfahren einen wesentlichen Fortschritt dadurch, daß die tonerdehaltigen Rohstoffe unter CaO- und Kokszuschlag im Schachtofen niedergeschmolzen werden, wobei sich eine schmelzflüssige Schlacke bildet, das Fe₂O₃ zu FeO reduziert wird und dieses mit der Kieselsäure zu 2FeO- SiO₂ zusammentritt.

Der Schmelzprozeß im Schachtofen hat gegenüber dem bekannten Sinterprozeß im Drehofen die Vorteile, daß die Trocknung und Feinzerkleinerung der Ofencharge gespart wird, die Schachtofenschlacke wesentlich vollständiger zerrieselt als der Drehofenklinker, mithin entsprechende Mahlarbeit eingespart wird, und schließlich die Leistung eines Schachtofens viel höher ist als die eines Drehofens.

Wenn eine calciumsilicatreiche Schlacke (2CaO-SiO₂) vorliegt, hat die Schmelzarbeit im Schachtofen allerdings den Nachteil, daß eine sehr hohe Schmelztemperatur benötigt wird, was sich natürlich auch im Koksverbrauch ausdrückt. Zudem muß man vielfach zur Erreichung dieser Temperaturen mit Heißwind bzw. sauerstoff angereichertem Wind arbeiten.

Hier bringt die Erfindung Abhilfe, denn dadurch, daß das Fe₂O₃ zunächst in Eisenoxydul verwandelt

wird, bindet es sich im weiteren Verlauf des Schmelzprozesses nicht an das Calciumoxyd, sondern an die Kieselsäure. Man erhält also mit anderen Worten nicht 2CaO- SiO₂, sondern 2 FeO · SiO₂. Diese Schlacke hat eine wesentlich niedrigere Schmelztemperatur als jene. Daraus folgt, daß zur Erreichung der notwendigen Temperaturen in der Schmelzzone eine viel geringere Koksmenge erforderlich ist (12 bis 15 % Koks anstatt 22 bis 25 °/₀) und bei eisenoxydulreichen Schlacken ohne Heißwind oder Zusatzsauerstoff gearbeitet werden kann. Weiter kann man auch den Kalkzuschlag erheblich geringer bemessen, da man bei dem bekannten Verfahren einen sehr hohen Zuschlag zur Bindung des Eisenoxyds als 2 CaO · Fe₂O₃ benötigt und teilweise sogar das übermäßig in den Ausgangsstoffen enthaltene Eisenoxyd durch Reduktion zu metallischem Eisen beseitigen muß.

In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung wird der Zusatz an CaO-haltigen Zuschlägen entsprechend dem tonerdehaltigen Rohstoff bemessen, um nur bis etwa 40 bis 45 % der Kieselsäure als 2 FeO · SiO₂ zu binden. Hierdurch erhält man eine gut rieselbare Schlacke.

Die Bildung des Eisenoxyduls aus den Eisenoxyden der Ofenbeschickung erfolgt im Schachtofen durch die Reduktionswirkung des Scbmelzkokses. Ein unerwünschtes Fortschreiten der Reduktion über Eisenoxydul hinaus bis zum metallischen Eisen wird vermieden, wenn Kokssatz und Ofentemperaturen möglichst niedrig gehalten werden.

Enthalten die Ausgangsstoffe nicht genügend Eisenoxyd, um die Schmelztemperaturen weit genug zu senken, so müssen eisenoxydreichere Produkte in passenden Mengen zugeschlagen werden.

Ausführungsbeispiele

i. 1000 kg einer Kesselasche mit 35,9% SiO₂, 25,1 °/₀ Al₂O₃, 27,5 % Fe₂O₃, 2,1 % CaO, 1,7 % MgO werden zusammen mit 1500 kg Kalkstein und 300 kg Koks im Schachtofen niedergeschmolzen. Es entstehen hierbei etwa 1900 kg Rieselschlacke mit 23,1 % SiO₂, 45,7 % CaO, 14,4 °/₀ Al₂O₃, 14,2 °/₀ FeO, 1,0 % MgO, aus der durch Laugung etwa 220 kg Tonerde gewonnen werden. Die Laugerückstände im Gewicht von etwa 1900 kg bilden nach Beimischung von Kalkstein ein wertvolles Ausgangsprodukt für die Fabrikation von Eisenzement.

Vergleicht man damit die Zahlen des bekannten Verfahrens, so ergibt sich auch hieraus der Fortschritt der Erfindung. Bei dem bekannten Verfahren, bei dem Kieselsäure als 2 CaO · SiO₂, Tonerde als 2 CaO · Al₂O₃ und Eisenoxyd als 2 CaO · Fe₂O₃ gebunden wird, müssen auf 1000 kg Kesselasche praktisch 2600 kg Kalkstein zugeschlagen werden. Diese Charge ergibt etwa 2400 kg Klinker mit 18,3 % SiO₂, 57,0% CaO, 10,5% Al₂O₃, 11,5% Fe₂O₃, 0,7% MgO. Hieraus ersieht man ohne weiteres, daß man bei dem bekannten Verfahren erheblich mehr KaIkstein benötigt als bei dem neuen.

Die Erfindung kann in sehr vorteilhafter Weise auch für die Nutzbarmachung von kupferhaltigem Mergel eingesetzt werden, wobei man als kalkhaltigen Zuschlag zweckmäßig Anhydrit benutzt. Würde man nach den bekannten Verfahren die Kieselsäure des Mergels als Dicalciumsilicat und die Tonerde als Calciumaluminat binden, so würde man eine Schlacke erhalten, die vorwiegend aus Dicalciumsilicat besteht und infolgedessen einen sehr hohen Schmelzpunkt hat. Die notwendige Schmelztemperatur wäre im Schachtofen nur mit einem hohen Koksaufwand und unter Anwendung von Sauerstoff bzw. sauerstoffreichem Wind zu erreichen. Als Kupfererz kann man z. B. den kupferhaltigen Mergel aus Gröditz (Schlesien) benutzen; über diesem Mergelvorkommen lagert Anhydrit, so daß der Zuschlagstoff an gleicher Stelle gefunden wird.

Neben dem Anhydrit wählt man als Zuschlag nutzbringend ein Raseneisenerz mit 35 bis 36 °/₀ Fe₂O₃,12 7o SiO₂, 8 % Al₂O₃, 1 % CaO. Im Hinblick auf die spätere Verarbeitung der gelaugten Rieselschlacke auf Zement ist der Zuschlag von einem eisenoxydhaltigen Material von Vorteil. Bei der Zementfabrikation muß man nämlich zur Rieselschlacke nicht nur fehlenden Kalkstein zuschlagen, sondern auch ausgelaugte Tonerde zum Teil ergänzen. Man kann hierzu Ton oder aber bei Erzzementfabrikation Eisenerz verwenden. Der Eisenerzzuschlag ist mit Rücksicht auf den niedrigeren SiO₂-Gehalt zweckmäßiger. Der für die Erzzementfabri- go kation also ohnedies erforderliche Eisenoxydzuschlag wird nach dem erfindungsgemäßen Verfahren gleich beim Mergelschmelzen zugesetzt, wobei die sonst nötige Feinzerkleinerung des Eisenerzes eingespart wird. Beim reduzierenden Niederschmelzen des Kupfermergels mit Anhydrit und Raseneisenerz wird der Schwefel des Anhydrits zum allergrößten Teil in elementarer Form verflüchtigt und kann durch Kondensation des Schwefeldampfes leicht als solcher aus den Gichtgasen abgeschieden werden. Der Kupferinhalt des Mergels trennt sich im Schmelzfluß von der Schlacke als Kupferstein. Die Schlacke selbst, die nach dem Abkühlen zerrieselt, wird zur Gewinnung der löslichen Tonerde mit Sodalauge behandelt. Aus der Lösung wird dann mittels Kohlensäure Tonerdehydrat ausgefällt. Dieses Tonerdehydrat wird nach Filterung calciniert, wodurch reines Al₂O₃ entsteht. Die Laugerückstände gehen zur Zementfabrik, wo sie nach Zuschlag von Kalkstein zu Erzzement verarbeitet werden. no

2. 1000 kg Bauxit mit 12,2% SiO₂, 48,5 °/₀ Al₂O₃, 2,4% TiO₂, 20,0% Fe₂O₃, 0,4% CäO, Glühverlust 14,4% und 1960 kg Anhydrit mit 40,7% CaO, 22,1% S, 0,4-°/₀ SiO₂, 0,2 % Al₂O₃ werden mit kg Koks im Schachtofen niedergeschmolzen. Der Schachtofen liefert, unter Berücksichtigung der Koksasche, aus diesen Rohstoffen etwa 1750 kg Rieselschlacke mit 9,1 °/₀ SiO₂, 46,5% CaO, 29,2% Al₂O₃, 12,2% FeO, 1,4% TiO₂, 1,6 °/₀ Schwefel. Durch Sodalaugung werden aus dieser Rieselschlacke etwa kg Tonerde gewonnen. Die Laugerückstände im Gewicht von etwa 1750 kg dienen als Vorstoff für die Fabrikation von Eisenzement. Aus den Gichtgasen des Schachtofens, die etwa 93 °/₀ des im Anhydrit vorhandenen Schwefels zu 80 bis 85 % in elementarer Form, den Rest in Form von H₂S und

COS enthalten, können etwa 400kg Schwefel abgeschieden bzw. diese Schwefelmenge durch direkte Verbrennung und Katalyse in Schwefelsäure, im Gewicht von etwa 1230 kg, umgewandelt werden.

Claims (2)

1. PATENTANSPRÜCHE:

   i. Verfahren zur Gewinnung von Tonerde aus tonerdehaltigen Stoffen, wie z. B. Tonen, kieselsäurehaltigen Bauxiten, Kesselaschen u. dgl., wobei die tonhaltigen Stoffe mit CaO-haltigen Zuschlägen und gegebenenfalls Fe₂O₃ im Ofen behandelt werden und anschließend aus den Brennerzeugnissen des Ofens die Tonerde herausgelaugt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die tonerdehaltigen Rohstoffe unter CaO- und Kokszuschlag im Schachtofen niedergeschmolzen werden, wobei sich eine schmelzflüssige Schlacke bildet, das Fe₂O₃ zu FeO reduziert wird und dieses mit der Kieselsäure zu 2FeO- SiO₂ zusammentritt.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Zusatz an CaO-haltigen Zuschlägen entsprechend dem tonerdehaltigen Rohstoff bemessen wird, um nur bis etwa 40 bis 45 % der Kieselsäure als 2 FeO · SiO₂ zu binden.

   θ 5812 3.54